水封式除尘装置关键部件强度分析及结构优化

论文摘要

焦炭生产过程出焦时产生大量烟尘,严重污染环境。使用出焦除尘装置可以减少对环境的污染。而水封式除尘具有密封性能好、能量需求少等特点,目前在出焦除尘方面得到广泛应用。本课题首先针对使用要求对除尘装置的关键部件集尘干管和U型导烟管进行结构设计,因为水封式集尘干管是出焦除尘装置重要的组成部分,投入使用的装置经常出现变形并在开口处出现裂纹,减少了整个装置的使用寿命。由于集尘干管的受力情况比较复杂,采用传统的材料力学难以分析干管的受力问题,弹性力学及有限元法通过对复杂对象进行离散,可以有效解决复杂结构的力学分析问题。本文利用有限元软件Pro/Mechanica对集尘干管进行强度分析,提出改进方案并加以验证,所得结果可以为集尘干管的设计提供参考。本文的优化设计应用Pro/E软件与Pro/Mechanica的无缝连接,在Pro/E中完成三维造型后直接进行有限元分析,找到了最大应力所在区域。由此作为依据改进了集尘干管的结构,保证其所受的最大应力不超过材料的许用应力。并且对开口圆角半径,开口距离以及加强筋板的厚度进行了全局灵敏度分析,得到了最优的设计参数。提出的改进方案为集尘干管结构设计提供了有益的参考。优化设计后的集尘干管在满足强度要求的条件下,结构实现最简化。利用有限元分析对结构进行优化可以缩短产品的设计周期,降低了产品的成本。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 本课题的目的及意义
• 1.2 国内外研究现状与发展趋势
• 1.3 本课题主要研究内容
• 第二章 推焦及装煤二合一除尘地面站简介
• 2.1 焦炉装备情况
• 2.2 主要技术指标
• 2.3 主要设计依据
• 2.4 方案介绍
• 2.4.1 推焦除尘工艺简介
• 2.4.2 装煤除尘工艺简介
• 2.5 主要设计参数及主要设备特点
• 2.5.1 系统基本参数
• 2.5.2 除尘风机机组
• 2.5.3 沉降室
• 2.5.4 吸附器
• 2.5.4.1 简介
• 2.5.4.2 基本参数
• 2.5.5 布袋除尘器
• 2.5.5.1 基本参数
• 2.5.5.2 LJP系列袋收尘器的工作原理
• 2.5.5.3 LJP系列袋收尘器的基本结构
• 2.5.6 水封式集尘干管
• 2.5.6.1 功能和特点
• 2.5.6.2 主要参数
• 2.5.7 U型导烟管
• 2.5.7.1 功能和特点
• 2.5.7.2 主要参数
• 2.6 自动化控制系统
• 2.6.1 测控项目
• 2.6.2 系统组成
• 2.7 二合一除尘地面站动力消耗
• 第三章 U型导烟管结构设计
• 3.1 不同出焦烟气导通方式介绍
• 3.1.1 皮带提升小车方式的工作原理及优缺点
• 3.1.2 固定接口翻板阀方式的工作原理及优缺点
• 3.2 U型导烟管的设计
• 第四章 集尘干管的强度分析与优化设计
• 4.1 水封式集尘干管原有设计的分析
• 4.2 有限元分析
• 4.2.1 有限元分析简介
• 4.2.2 水封式集尘干管的有限元分析
• 4.2.2.1 几何模型的简化及建立
• 4.2.2.2 集尘干管的受力计算
• 4.2.2.3 集尘干管的有限元分析
• 4.2.3 集尘干管的结构优化
• 4.2.3.1 确定开口圆角半径与开口距离
• 4.2.3.2 采用加强筋板加强
• 第五章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 进一步的工作展望
• 参考文献
• 致谢